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稱(chēng)重傳感器的詳細(xì)選型要求

稱(chēng)重傳感器的選型要求

稱(chēng)重傳感器的選型應(yīng)根據(jù)應(yīng)用情況入手，從傳感器支撐點(diǎn)的數(shù)量、量程、精度等級(jí)、環(huán)境適應(yīng)性等幾個(gè)方面進(jìn)行選擇。

稱(chēng)重傳感器量程的選擇

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)使傳感器工作在其30％～70％量程內(nèi)，但對(duì)于一些在使用過(guò)程中存在較大沖擊力的衡器，如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡、鋼材秤等，在選用稱(chēng)重傳感器時(shí)，一般要擴(kuò)大其量程，使傳感器工作在其量程的20％～40％之內(nèi)，使傳感器的稱(chēng)量?jī)?chǔ)備量增大，以保證傳感器的使用安全和壽命，避免超載。

按照使用到額定量程60～70％的建議，假設(shè)傳感器個(gè)數(shù)為N，單只傳感器量程為m，料倉(cāng)自重加上滿(mǎn)料重量的總重為,則在已知M和N的情況下，按如下公式計(jì)算m：

確定此范圍后，在傳感器規(guī)格里面選擇最滿(mǎn)足此范圍的傳感器即可。

稱(chēng)重傳感器精度等級(jí)的選擇

對(duì)稱(chēng)重傳感器等級(jí)的選擇必須滿(mǎn)足下列兩個(gè)條件：

A、要滿(mǎn)足儀表輸入的要求。稱(chēng)重儀表是對(duì)傳感器tq的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大A／D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示

稱(chēng)量結(jié)果的。因此，稱(chēng)重傳感器的輸出信號(hào)必須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度值，即將傳感器的輸出靈敏度代入傳感器和儀表的匹配公式：

計(jì)算結(jié)果須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。

B、要滿(mǎn)足整臺(tái)電子秤準(zhǔn)確度的要求。一臺(tái)電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對(duì)傳

感器準(zhǔn)確度選擇的時(shí)候，應(yīng)使傳感器的準(zhǔn)確度略高于理論計(jì)算值，因?yàn)槔碚撏艿娇陀^條件的限制，如秤體的強(qiáng)度差一點(diǎn)，儀表的性能不是很好、秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準(zhǔn)確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)效益，確保達(dá)到目的。

環(huán)境適應(yīng)性選擇

用于稱(chēng)重系統(tǒng)中的傳感器，一般都要長(zhǎng)期工作在各種復(fù)雜的環(huán)境中，經(jīng)受溫度、濕度、粉塵、腐蝕等

的考驗(yàn)，故必須事先對(duì)傳感器密封型式做出較合理的選擇。應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

注意工作溫度范圍：

對(duì)于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器；另外，苛刻的場(chǎng)合還須加有隔熱、水冷或風(fēng)冷等裝置。

選擇適當(dāng)?shù)拿芊庑问剑?/span>

粉塵、濕熱對(duì)傳感器造成較大的影響。應(yīng)選擇適當(dāng)密封形式的傳感器，并且在安裝時(shí)注意避免粉塵、濕熱對(duì)傳感器的影響。

選擇適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)：

在酸、堿等腐蝕性較高的環(huán)境下，應(yīng)選擇抗腐蝕性能好的不銹鋼材質(zhì)且密閉性好的傳感器。

選擇防爆型：

在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對(duì)防爆性能提出了更高的要求，故必須選用防爆傳感器，注意電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。

稱(chēng)重傳感器的工作原理

稱(chēng)重傳感器是稱(chēng)重、計(jì)量系統(tǒng)中的基礎(chǔ)元件，用于感知重量信號(hào)并將重量信號(hào)轉(zhuǎn)換為mV電壓信號(hào)，由二次儀表或上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理，傳感器的正確選型和使用，是非常關(guān)鍵的，直接影響計(jì)量系統(tǒng)的精度和可靠性。

稱(chēng)重傳感器的起源和發(fā)展

1938年美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院教授E.Simmons（西蒙斯）和麻省理工學(xué)院教授A.Ruge（魯奇）分別同時(shí)研制出紙基絲繞式電阻應(yīng)變計(jì)，以他們名字的字頭和各有二位助手命名為SR-4型，由美國(guó)BLH公司專(zhuān)利生產(chǎn)。為研制應(yīng)變式負(fù)荷傳感器奠定了理論和物質(zhì)基礎(chǔ)。

1940年美國(guó)BLH公司和Revere公司總工程師A.Thurston（瑟斯頓）利用SR一4型電阻應(yīng)變計(jì)研制出圓柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)變式負(fù)荷傳感器，用于工程測(cè)力和稱(chēng)重計(jì)量，成為應(yīng)變式負(fù)荷傳感器的創(chuàng)始者。1942年在美國(guó)應(yīng)變式負(fù)荷傳感器已經(jīng)大量生產(chǎn)，至今已有60多年的歷史。

稱(chēng)重傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了70年代的切應(yīng)力負(fù)荷傳感器和鋁合金小量程負(fù)荷傳感器兩大技術(shù)突破；80年代稱(chēng)重傳感器與測(cè)力傳感器徹底分離，制定R60國(guó)際建議和研發(fā)出數(shù)字式智能稱(chēng)重傳感器兩項(xiàng)重大變革；90年代在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝中不斷納入高新技術(shù)迎接新挑戰(zhàn)，使稱(chēng)重傳感器技術(shù)得到極大的發(fā)展。

稱(chēng)重傳感器的工作原理

電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器的工作原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（mV電壓），從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過(guò)程。

稱(chēng)重傳感器常用術(shù)語(yǔ)解釋

靈敏度：加額定載荷或無(wú)載荷時(shí)，傳感器輸出信號(hào)的差值。單位用mV/V表示。

綜合誤差：依據(jù)OIML　R60，精度等級(jí)（國(guó)內(nèi)一般為C3級(jí)，分度數(shù)3000），±%F.S額定輸出。

重復(fù)性：在相同環(huán)境條件下，對(duì)傳感器反復(fù)加載到額定載荷并卸載，在加載過(guò)程中同一負(fù)荷點(diǎn)上輸出點(diǎn)的最大差值對(duì)額定輸出的百分比。

滯后：從無(wú)載荷逐漸加載到額定載荷然后再逐漸卸載，在同一載荷點(diǎn)上加載和卸載輸出量的最大差值對(duì)額定輸出值的百分比。

非線性：由空載荷的輸出值和額定載荷時(shí)的輸出值所決定的直線和增加負(fù)荷之實(shí)測(cè)曲線之間最大偏差對(duì)額定輸出值的百分比。

蠕變：在相同條件下，對(duì)傳感器反復(fù)加載到額定載荷并卸載，在加載過(guò)程中同一負(fù)荷點(diǎn)上輸出值的最大差值對(duì)額定輸出的百分比。

零點(diǎn)輸出：又叫零點(diǎn)平衡，指在推薦電壓激勵(lì)下，未加載荷時(shí)傳感器的輸出值對(duì)額定輸出的百分比。

溫度補(bǔ)償范圍：傳感器在此溫度范圍內(nèi)使用其零點(diǎn)及輸出均滿(mǎn)足相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)。

工作溫度范圍：傳感器在此溫度范圍內(nèi)使用其任何性能參數(shù)均不會(huì)產(chǎn)生永久性有害變化。

零點(diǎn)輸出溫度系數(shù)：環(huán)境溫度的變化引起的零平衡變化，一般以溫度每變化10℃時(shí)，引起的零平衡變化量對(duì)額定輸出的百分比表示。

額定輸出溫度系數(shù)：環(huán)境溫度的變化引起的額定輸出變化，一般以溫度每變化10時(shí)，引起的額定輸出變化量對(duì)額定輸出的百分比表示。

輸入電阻：信號(hào)輸出端開(kāi)路，傳感器未加負(fù)荷時(shí)，從電源激勵(lì)輸入端測(cè)得的阻抗值。

輸出電阻：電源激勵(lì)輸入端開(kāi)路，傳感器未加負(fù)荷時(shí)，從信號(hào)輸出端測(cè)得的阻抗值。

絕緣電阻：傳感器的電路和彈性體之間的直流阻抗值。

安全過(guò)載：可以施加于傳感器的最大負(fù)荷，此時(shí)傳感器在性能特征上不會(huì)產(chǎn)生超出規(guī)定值的永久性漂移。

極限過(guò)載：可以施加于傳感器，且不會(huì)造成傳感器結(jié)構(gòu)永久性損壞的最大負(fù)荷。

什么是稱(chēng)重傳感器？以及如何選擇稱(chēng)重傳感器？

稱(chēng)重傳感器是一種能夠?qū)⒅亓D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的力--電轉(zhuǎn)換裝置，是電子衡器的一個(gè)關(guān)鍵部件。

能夠?qū)崿F(xiàn)力--電轉(zhuǎn)換的傳感器有多種，常見(jiàn)的有電阻應(yīng)變式、電磁力式和電容式等。電磁力式主要用于電子天平，電容式用于部分電子吊秤，而絕大多數(shù)衡器產(chǎn)品所用的還是電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器。電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度高，適用面廣，且能夠在相對(duì)比較差的環(huán)境下使用。因此電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器在衡器中得到了廣泛地運(yùn)用。

電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器主要是由彈性體、電阻應(yīng)變片和補(bǔ)償電路組成。彈性體是稱(chēng)重傳感器的受力元件，由優(yōu)質(zhì)合金鋼或優(yōu)質(zhì)鋁型材制成。電阻應(yīng)變片是由金屬箔材腐蝕成柵格形制成，四個(gè)電阻應(yīng)變片以電橋的結(jié)構(gòu)方式粘在彈性體上。在沒(méi)有受力的情況下，電橋的四只電阻的阻值是相等的，電橋處于平衡狀態(tài)，輸出為零。在彈性體受力發(fā)生變形時(shí)，電阻應(yīng)變片也跟著一道變形。在彈性體受力彎曲的過(guò)程中，有兩個(gè)應(yīng)變片受拉，金屬絲變長(zhǎng)，電阻值增加；另兩片受壓，電阻值減小。這樣就導(dǎo)致原來(lái)平衡的電橋失衡，在電橋的兩端產(chǎn)生了電壓差，這個(gè)電壓差與彈性體受力的大小成正比，檢測(cè)這個(gè)電壓差，就可以得到傳感器所受重力的大小，這個(gè)電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)儀表檢測(cè)后然計(jì)算后，就可以得到相應(yīng)的重量值。

為了適用各種衡器結(jié)構(gòu)的安裝需要，稱(chēng)重傳感器做成了各種各樣的結(jié)構(gòu)形式，傳感器的名稱(chēng)往往也按照其外形稱(chēng)呼。如橋式傳感器（主要用于汽車(chē)衡）、懸臂梁式（地上衡、料斗秤、汽車(chē)衡）、柱式（汽車(chē)衡、料斗秤）、箱式（臺(tái)秤）、S 型（料斗秤）等。一種衡器承載體往往有多種結(jié)構(gòu)形式的傳感器可供選擇，如果傳感器選擇得當(dāng)，對(duì)于衡器性能的提高是很有幫助的。

電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器的規(guī)格很多，小到幾百克大到幾百?lài)崱Ｔ谶x擇稱(chēng)重傳感器量程的時(shí)候，要根據(jù)所用衡器的最大秤量來(lái)確定，其經(jīng)驗(yàn)公式為：

傳感器總載荷（單個(gè)傳感器的最大允許載荷X 傳感器個(gè)數(shù)）=1/2~2/3 衡器的最大秤量。

稱(chēng)重傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)分為A，B，C，D 四個(gè)級(jí)別。不同級(jí)別有不同的誤差范圍。A 級(jí)傳感器的要求最高。等級(jí)后面的數(shù)字表示檢定分度值，數(shù)字越大，傳感器質(zhì)量越好。例如：C2 表示C 級(jí)，2000 個(gè)檢定分度值；C5 表示C 級(jí)，5000 個(gè)檢定分度值。顯然C5 要高于C2。傳感器常用的級(jí)別為C3，C5 級(jí)，這兩種級(jí)別的傳感器可用于制作準(zhǔn)確度等級(jí)為III 級(jí)的電子衡器。

稱(chēng)重傳感器的誤差主要是由非線性誤差、滯后誤差、重復(fù)性誤差、蠕變、零點(diǎn)溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差等引起的。

近年出現(xiàn)的數(shù)字傳感器，把A/D 轉(zhuǎn)換電路和CPU 電路放到了傳感器里面，傳感器輸出的就不再是模擬電壓信號(hào)，而是經(jīng)過(guò)處理的重量數(shù)字信號(hào)，這樣做帶來(lái)了以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1．儀表可以分別采集每個(gè)數(shù)字傳感器的信號(hào)，并通過(guò)線性方程式運(yùn)算，對(duì)每一個(gè)傳感器進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)定，這就使得一次性完成四角誤差修正成為可能。而使用模擬式傳感器的衡器中最頭疼的問(wèn)題就是四角誤差修正，往往要反復(fù)多次地調(diào)校才能達(dá)到要求，而每一次調(diào)校都是要將沉重的砝碼搬來(lái)搬去，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。

2．由于儀表可以檢測(cè)到每一個(gè)傳感器的信號(hào)，所以任何一個(gè)傳感器出現(xiàn)問(wèn)題都可以從儀表上觀察到，方便檢修和維護(hù)工作。

3．?dāng)?shù)字傳感器用485 接口傳送數(shù)字信號(hào)，傳輸距離遠(yuǎn)，且可以免受干擾?？朔四M信號(hào)遠(yuǎn)傳困難和易受到干擾的問(wèn)題。

4．?dāng)?shù)字傳感器內(nèi)部可以通過(guò)微處理器對(duì)傳感器的各項(xiàng)誤差進(jìn)行修正，使得輸出的傳感器數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

稱(chēng)重傳感器被喻為電子衡器的神經(jīng)系統(tǒng)，它的性能在很大程度上決定了電子衡器的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)電子衡器時(shí)，經(jīng)常要遇到如何選用傳感器的問(wèn)題。稱(chēng)重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對(duì)正確選用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和安全性。

環(huán)境給傳感器造成的影響主要有以下幾個(gè)方面：

（1）高溫環(huán)境對(duì)傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開(kāi)化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問(wèn)題。對(duì)于高溫環(huán)境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器；另外，必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。

（2）粉塵、潮濕對(duì)傳感器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的，其密閉性存在著很大差異。

常見(jiàn)的密封有密封膠充填或涂覆；橡膠墊機(jī)械緊固密封；焊接（氬弧焊、等離子束焊）和抽真空充氮密封。

從密封效果來(lái)看，焊接密封為，充填涂覆密封膠為量差。對(duì)于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器，可選擇涂膠密封的傳感器，而對(duì)于一些在潮濕、粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器，應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。

（3）在腐蝕性較高的環(huán)境下，如潮濕、酸性對(duì)傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響，應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過(guò)噴塑或不銹鋼外罩，抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。

（4）電磁場(chǎng)對(duì)傳感器輸出紊亂信號(hào)的影響。在此情況下，應(yīng)對(duì)傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查，看其是否具有良好的抗電磁能力。

（5）易燃、易爆不僅對(duì)傳感器造成徹底性的損害，而且還給其它設(shè)備和人身安全造成很大的威脅。因此，在易燃、易爆環(huán)境下工作的傳感器對(duì)防爆性能提出了更高的要求：在易燃、易爆環(huán)境下必須選用防爆傳感器，這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性，還要考慮到防爆強(qiáng)度，以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。

其次對(duì)傳感器數(shù)量和量程的選擇：

傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)（支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則而確定）而定。一般來(lái)說(shuō)，秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器，但是對(duì)于一些特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器，一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。

傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱(chēng)量值、選用傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱(chēng)量的準(zhǔn)確度就越高。但在實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱(chēng)物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷，因此選用傳感器量程時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。

傳感器量程的計(jì)算公式是在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。

公式如下：C＝K-0K-1K-2K-3(Wmax＋W)/N

C—單個(gè)傳感器的額定量程；W—秤體自重；Wmax—被稱(chēng)物體凈重的最大值；N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量；K-0—保險(xiǎn)系數(shù)，一般取值在1.2～1.3 之間人；K-1—沖擊系數(shù)；K-2—秤體的重心偏移系數(shù)；K-3—風(fēng)壓系數(shù)。

例如：一臺(tái)30t 電子汽車(chē)衡，最大稱(chēng)量是30t，秤體自重為1.9t，采用四只傳感器，根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況，選取保險(xiǎn)系數(shù)K-0＝1.25，沖擊系數(shù)K-1＝1.18，重心偏移系數(shù)K-2—＝1.03，風(fēng)壓系數(shù)K-3＝1.02，試確定傳感器的噸位。

解：根據(jù)傳感器量程計(jì)算公式：

C＝K-0K-1K-2K-3（Wmax＋W）/N

可知：C＝1.25×1.18×1.03×1.02×（30＋1.9）／4＝12.36t

因此，可選用量程為15t 的傳感器（傳感器的噸位一般只有10T、15T、20t、25t、30t、40t、50t 等，除非特殊訂做）。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)使稱(chēng)重傳感器工作在其30%～70%量程內(nèi)，但對(duì)于一些在使用過(guò)程中存在較大沖擊力的衡器，如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)汽車(chē)衡、鋼材秤等，在選用傳感器時(shí)，一般要擴(kuò)大其量程，使傳感器工作在其量程的20%～30%之內(nèi)，使傳感器的稱(chēng)量?jī)?chǔ)備量增大，以保證稱(chēng)重傳感器的使用安全和壽命。

再次，要考慮各種類(lèi)型傳感器的適用范圍。

傳感器型式的選擇主要取決于稱(chēng)量的類(lèi)型和安裝空間，保證安裝合適，稱(chēng)量安全可靠；另一方面，要考慮廠家的建議。廠家一般會(huì)根據(jù)傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)型式、彈性體的材質(zhì)等特點(diǎn)規(guī)定傳感器的適用范圍，譬如鋁式懸臂梁傳感器適用于計(jì)價(jià)秤、平臺(tái)秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等；鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車(chē)衡、天車(chē)秤等；柱式傳感器適用于汽車(chē)衡、動(dòng)態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。

最后，還要對(duì)傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)進(jìn)行選擇。

傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括傳感器的非線形、蠕變、蠕變恢復(fù)、滯后、重復(fù)性、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用傳感器的時(shí)候，不要單純追求高等級(jí)的傳感器，而既要考慮滿(mǎn)足電子秤的準(zhǔn)確度要求，又要考慮其成本。

對(duì)傳感器等級(jí)的選擇必須滿(mǎn)足下列兩個(gè)條件：

1.滿(mǎn)足儀表輸入的要求。稱(chēng)重顯示儀表是對(duì)稱(chēng)重傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、A／D 轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱(chēng)量結(jié)果的。因此，稱(chēng)重傳感器的輸出信號(hào)必須大于或等于儀表要求的輸入情號(hào)大小，即將稱(chēng)重傳感器的輸出靈敏度代入傳感器和儀表的匹配公式，計(jì)算結(jié)須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。

稱(chēng)重傳感器和儀表的匹配公式：

稱(chēng)重傳感器輸出靈敏度*激勵(lì)電源電壓*秤的最大稱(chēng)量秤的分度數(shù)*傳感器的個(gè)數(shù)*傳感器量程

例如：一稱(chēng)量為25kg 的定量包裝秤，最大分度數(shù)為1000 個(gè)分度；秤體采用3 只L—BE—25 型傳感器，量程為25kg，靈敏度為2.0±0.008mV／V，拱橋電壓力12V；秤采用AD4325 儀表。問(wèn)采用的傳感器能否與儀表匹配。

解：經(jīng)查閱，AD4325 儀表的輸入靈敏度為0.6μV／d，因此根據(jù)稱(chēng)重傳感器和儀表的匹配公式可得儀表的實(shí)際輸入信號(hào)為：2×12×25／1000×3×25＝8μV／d＞0.6μv／d

所以，采用的稱(chēng)重傳感器滿(mǎn)足儀表輸入靈敏度的要求，能夠與所選儀表匹配。

2.滿(mǎn)足整臺(tái)電子秤準(zhǔn)確度的要求。一臺(tái)電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，在對(duì)稱(chēng)重傳感器準(zhǔn)確度選擇的時(shí)候，應(yīng)使稱(chēng)重傳感器的準(zhǔn)確度略高于理論計(jì)算值，因?yàn)槔碚撏艿娇陀^條件的限制，如秤體的強(qiáng)度差一點(diǎn)，儀表的性能不是很好、秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素都直接影響到秤的準(zhǔn)確度要求，因此要從各方面提高要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)效益，確保達(dá)到目的。

Thames side 稱(chēng)重傳感器：

350i 稱(chēng)重傳感器：300，500，1000，2000，3000，5000kg;

VC3500 稱(chēng)重傳感器：2,5,10,15,20,30,50,75,100,150,200kg;

T66稱(chēng)重傳感器：10,20,50,100,200kg;

T61稱(chēng)重傳感器：100kg~2000kg;

T30LA 稱(chēng)重傳感器：500kg~30,000kg;

LA66 稱(chēng)重傳感器：10,20,50,100,200kg;

T93 稱(chēng)重傳感器：500kg～30，000kg;

T95 稱(chēng)重傳感器：2000,5000,10000,20000kh;

Mastermount稱(chēng)重傳感器：2,000kg~30,000kg;

levelmount 稱(chēng)重傳感器：10,20, 50,100,200,300,500,1000,2000,3000,5000kg;

料斗秤系列：

LC6100稱(chēng)重傳感器：0.5,1,2,3,5,7.5,10,15,20,25（T）;

LC7100稱(chēng)重傳感器：0.05,0.1,0.2,0.3,0.5,0.8,1,1.5,2,3,4（T）;

大量程系列（可選高溫型）：

LC1100稱(chēng)重傳感器：10,20,25,40,50,60,75（klb）;

LC1100M稱(chēng)重模塊：10,20,25,40,50,60,75（klb）;

LC1200稱(chēng)重傳感器：10,15,20,30,40,50,60（t）;

LC1300稱(chēng)重傳感器：20，30，40，50（t）;

LC1400稱(chēng)重傳感器：1，2，3，5，10，15，20，25，30，40（t）;

LC2100稱(chēng)重傳感器：10，15，20，25，30，40，50（t）;

LC2100M稱(chēng)重模塊：10，15，20，25，30，40，50（T）;

LC2200稱(chēng)重傳感器：10,20,30,50,100,150，200,300,400（t）;

LC8200稱(chēng)重傳感器：1,2.2,4.7,10,15，22,35，47，65,100（t）;

皮帶秤傳感器：

LC3100稱(chēng)重傳感器：5,10,20,30,40,50,75，100,150,200,250,300,500（kg）;

單點(diǎn)傳感器：

LC5200稱(chēng)重傳感器：0.2,0.3,0.6,1,2,3,6（kg）;

LC5300稱(chēng)重傳感器：5,7.5,10,15,20,25,30,45,60,100（kg）;

LC5400稱(chēng)重傳感器：50,60,100,150,200,250,300,350（kg）;

氧槍張力傳感器：

LC7300測(cè)力傳感器：2,3,5,10,15,20,30（t）;

測(cè)力傳感器：

LC4200測(cè)力傳感器：200,500,1000，2000，3000（kg）;

LC4400測(cè)力傳感器：50,100,200,500lb 1,3,5,7.5,10klb,100（kg）;

LC4600測(cè)力傳感器：50,100，200，300,400,500（kg）;

LC4700測(cè)力傳感器：10,20,50,100，200，500,1000,2000（kg）;

LC8100測(cè)力傳感器：3,5,10,20,30（T）;

LC9300測(cè)力傳感器：500，1250，2500,5000，12500，25000（N）;

LC9400測(cè)力傳感器：1,2.5,4.5,10,15，20,35，45，65,100（T）;

LC9500測(cè)力傳感器：0～0.5,1,2,5,10，20,50,100（Nm）;

LC9600測(cè)力傳感器：0.2，0.5,1,2,5,10,20,50,100,200,500,1000,2000，5000（Nm）;

傳感器附件：

推拉力計(jì):PF-2,PF-5,PF-10,PF-20,PF-50,PF-100,PF-200,PF-500;

接線盒:JB-2, JB-3,JB-4,JB-6,JB-8(可選防爆型) ;

信號(hào)模擬器:CL-SI,CL-SII;

稱(chēng)重變送器技術(shù)參數(shù)及術(shù)語(yǔ)的解釋

分度間距：指顯示間距與倍數(shù)之比例，分度間距數(shù)值只能選擇以下數(shù)值1，2，5中的某一個(gè)。

顯示間距：指顯示器上相連兩個(gè)讀數(shù)之間的差值，亦稱(chēng)為分度值。

激勵(lì)電壓：指由稱(chēng)重顯示器提供用以驅(qū)動(dòng)電阻應(yīng)變式傳感器的電壓。

電阻應(yīng)變式傳感器：電阻應(yīng)變式傳感器是一種將受力或重量轉(zhuǎn)換成電壓的部件。每個(gè)電阻應(yīng)變式傳感器包括兩個(gè)部分第一部分是根據(jù)所受力大小而線性變形的金屬部件——俗稱(chēng)彈性體。第二部分是可根據(jù)彈性體的變形大小而改變其電阻的應(yīng)變片。

電阻應(yīng)變式稱(chēng)重變送器輸出比率：指從電陰應(yīng)變式傳感器輸出的電壓與激勵(lì)電壓的比率，亦稱(chēng)該電阻應(yīng)變式，傳感器的輸出靈敏度，用mV/V表示。

最大量程：指為顯示器設(shè)計(jì)（略去小數(shù)點(diǎn)后）可顯示的最大數(shù)值。

分度值：每一分刻度所對(duì)應(yīng)的重量值。

分辨率：指稱(chēng)重變送器（重量變送器）的最大量程與顯示間距之比例。

自重：指承載器本身的重量使電阻應(yīng)變式傳感器產(chǎn)生的輸出電壓。

秤量間距：指稱(chēng)重顯示裝置對(duì)秤的承載器上的單位標(biāo)準(zhǔn)重量變化所顯示之?dāng)?shù)值，也即俗稱(chēng)的量程。

皮重：包裝物、秤臺(tái)、秤斗的重量。

凈重：被測(cè)物料的重量。

毛重：包裝秤及物料的總重量。

去皮：將秤臺(tái)秤斗的重量作為0，即使衡器不加載荷時(shí)的重量稱(chēng)為去皮。

落差（重量）：控制衡器的加料機(jī)構(gòu)在加料時(shí)，物料連續(xù)不斷地落入秤斗或秤臺(tái)，一旦加料器停止，由于慣性及及高度差有些物料會(huì)隨后進(jìn)入秤內(nèi)，這部份物料的重量就是落差。為了除去落差，可在設(shè)置值中扣去落差重量，提前發(fā)出稱(chēng)量到達(dá)的指令。

分段投料提前量：為了保證加料速度和投料精度，在許多情況下衡器采用雙速或多速投料，二者之間差值稱(chēng)為速差或大小投料提前量。

本信息來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)，其內(nèi)容并不代表本公司觀點(diǎn)，僅供對(duì)稱(chēng)重變送器知識(shí)的學(xué)習(xí)使用。

電子皮帶秤工作原理

電子皮帶秤就是專(zhuān)門(mén)針對(duì)散裝物料的連續(xù)計(jì)量而設(shè)計(jì)的。它也是根據(jù)杠桿原理，在連續(xù)運(yùn)行的皮帶下面安裝杠桿裝置，杠桿的承載面則是幾個(gè)滾筒裝置，用來(lái)滿(mǎn)足皮帶在上面走過(guò)時(shí)減小皮帶與承載面的磨擦而造成的計(jì)量誤差。同時(shí)計(jì)量部分也甩掉了傳統(tǒng)的秤砣裝置，而采用利用應(yīng)變電阻制造的稱(chēng)重傳感器來(lái)進(jìn)行計(jì)量。

皮帶上面的物料通過(guò)杠桿裝置的承載面時(shí)，會(huì)對(duì)承載面產(chǎn)生一定的壓力，通過(guò)杠桿裝置將該壓力傳送到稱(chēng)重傳感器，而控制裝置將稱(chēng)重傳感器感應(yīng)的重量壓力信號(hào)進(jìn)行放大處理后，以數(shù)字的方式進(jìn)行顯示。同時(shí)可以對(duì)顯示的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行外部人為控制，使計(jì)量皮帶秤按人們實(shí)際要求的喂料量自動(dòng)改變皮帶的速度快慢，對(duì)給定喂料量進(jìn)行跟蹤，從而形成皮帶上料多時(shí)，速度變慢，料少時(shí)速度變快，無(wú)料時(shí)速度最快，而超載時(shí)最慢甚至?xí)Ｏ聛?lái)的控制特性。

但皮帶上面無(wú)料時(shí)速度最快也不是無(wú)限制的快速，皮帶電機(jī)也不能直接帶動(dòng)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，不同的物料喂料量，會(huì)采用不同的減速機(jī)構(gòu)來(lái)控制皮帶的最快速度，改變變速比也就改變了不同物料計(jì)量皮帶秤的滿(mǎn)量程的范圍。

對(duì)放置在皮帶上并隨皮帶連續(xù)通過(guò)的松散物料進(jìn)行自動(dòng)稱(chēng)量的衡器。主要有機(jī)械式(常見(jiàn)的為滾輪皮帶秤)和電子式兩大類(lèi)。

滾輪皮帶秤由重力傳遞系統(tǒng)、滾輪、計(jì)數(shù)器和速度盤(pán)組成。速度盤(pán)轉(zhuǎn)速正比于皮帶速度。滾輪滾動(dòng)的角速度正比于皮帶上通過(guò)的物料量。滾輪在速度盤(pán)上滾動(dòng)的位置由物料的重力大小來(lái)調(diào)整。當(dāng)皮帶上沒(méi)有物料時(shí)，滾輪靠近速度盤(pán)中心，轉(zhuǎn)速為零，計(jì)數(shù)器不累計(jì)；當(dāng)皮帶上有物料時(shí)，滾輪隨著重力變大向周邊移動(dòng)，并帶動(dòng)計(jì)數(shù)器記下皮帶上通過(guò)的物料總量。

電子皮帶秤使用最廣泛的皮帶秤。由承重裝置、稱(chēng)重傳感器、速度傳感器和稱(chēng)重顯示器組成。稱(chēng)重時(shí)，承重裝置將皮帶上物料的重力傳遞到稱(chēng)重傳感器上，稱(chēng)重傳感器即輸出正比于物料重力的電壓(mV)信號(hào)，經(jīng)放大器放大后送模／數(shù)轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量A，送到運(yùn)算器；物料速度輸入速度傳感器后，速度傳感器即輸出脈沖數(shù)B，也送到運(yùn)算器；運(yùn)算器對(duì)A、B進(jìn)行運(yùn)算后，即得到這一測(cè)量周期的物料量。對(duì)每一測(cè)量周期進(jìn)行累計(jì)，即可得到皮帶上連續(xù)通過(guò)的物料總量。

電子皮帶秤承重裝置的秤架結(jié)構(gòu)主要有雙杠桿多托輥式、單托輥式、懸臂式和懸浮式4種。雙杠桿多托輥式和懸浮式秤架的電子皮帶秤計(jì)量段較長(zhǎng)，一般為2～8組托輥，計(jì)量準(zhǔn)確度高，適用于流量較大、計(jì)量準(zhǔn)確度要求高的地方。單托輥式和懸臂式秤架的電子皮帶秤的皮帶速度可由制造廠確定，適用于流量較小的地方或控制流量配料用的地方。

電子皮帶秤有累計(jì)和瞬時(shí)流量顯示，具有自動(dòng)調(diào)零、半自動(dòng)調(diào)零、自檢故障、數(shù)字標(biāo)定、流量控制、打印等功能。

電子皮帶秤，由秤架，測(cè)速傳感器，高精度稱(chēng)重傳感器，皮帶秤，稱(chēng)重顯示器等組成，能對(duì)固體物料進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)計(jì)量。

計(jì)量皮帶秤工作原理：

計(jì)量皮帶秤稱(chēng)重橋架安裝于輸送機(jī)架上，當(dāng)物料經(jīng)過(guò)時(shí)，計(jì)量托輥檢測(cè)到皮帶機(jī)上的物料重量通過(guò)杠桿作用于稱(chēng)重傳感器，產(chǎn)生一個(gè)正比于皮帶載荷的電壓信號(hào)。速度傳感器直接連在大直徑測(cè)速滾筒上，提供一系列脈沖，每個(gè)脈沖表示一個(gè)皮帶運(yùn)動(dòng)單元，脈沖的頻率正比于皮帶速度。稱(chēng)重儀表從稱(chēng)重傳感器和速度傳感器接收信號(hào)，通過(guò)積分運(yùn)算得出一個(gè)瞬時(shí)流量值和累積重量值，并分別顯示出來(lái)。

單托輥計(jì)量皮帶秤主要技術(shù)參數(shù)：

單托輥皮帶秤精度：+/-0.5%

系統(tǒng)精度：± 0.125%

稱(chēng)量范圍：0～8000t/h

皮帶寬度：500~2400mm

皮帶速度：0~4m/s

遠(yuǎn)傳傳輸：1000m

皮帶輸送機(jī)傾角：0～10°

工作條件和安裝條件：

環(huán)境溫度：機(jī)械：-20℃～+50℃ 儀表： 0℃～40℃

電源電壓： 220V（+10﹪、-15﹪） 50Hz±2﹪

UNI800防干擾專(zhuān)家論述

—— 工業(yè)稱(chēng)重儀表抗干擾與處理攪拌系統(tǒng)復(fù)雜工況的要求

前言

作為工業(yè)自動(dòng)化核心部件的稱(chēng)重儀表，不同于商用衡器，往往面臨更復(fù)雜的工況。對(duì)于拌和站電磁環(huán)境比較惡劣的情況下，一些大規(guī)模集成電路常常會(huì)受到干擾，導(dǎo)致不能正常工作或在錯(cuò)誤狀態(tài)下運(yùn)行，造成的后果往往是很?chē)?yán)重的。因此對(duì)抗干擾性能的了解是稱(chēng)重儀表選型的關(guān)鍵。我們?cè)趯?duì)珠海市長(zhǎng)陸工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的UNI800稱(chēng)重儀表與TR700稱(chēng)重變送器和其它同類(lèi)廠家產(chǎn)品進(jìn)行反復(fù)比較過(guò)程中，獲得了一個(gè)好單片機(jī)系統(tǒng)（稱(chēng)重儀表）應(yīng)具備的抗干擾性能方面的分析經(jīng)驗(yàn)。在此與同行分享，希望以此促進(jìn)行業(yè)技術(shù)水平的提高。

儀表電磁兼容性(EMC)是一項(xiàng)重要指標(biāo)，它包含系統(tǒng)的發(fā)射和敏感度兩方面的問(wèn)題。如果一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)符條件合下面三個(gè)條件，則該系統(tǒng)是電磁兼容的：

1．對(duì)其他系統(tǒng)不產(chǎn)生干擾；

2．對(duì)其他系統(tǒng)的發(fā)射不敏感；

3．對(duì)系統(tǒng)本身不產(chǎn)生干擾；

假若干擾不能完全消除，但也要使干擾減少到最小。干擾的產(chǎn)生不是直接的（通過(guò)導(dǎo)體、公共阻抗耦合等），就是間接的（通過(guò)串?dāng)_或輻射耦合）。電磁干擾的產(chǎn)生是通過(guò)導(dǎo)體和通過(guò)輻射，很多磁電發(fā)射源、如光照、繼電器、DC電機(jī)和日光燈都可以引起干擾；AC電源線、互連電纜、金屬電纜和子系統(tǒng)的內(nèi)部電路也都可能產(chǎn)生輻射或接收到不希望的信號(hào)。在高速單片機(jī)系統(tǒng)中，時(shí)鐘電路通常是寬帶噪聲的最大產(chǎn)生源，這些電路可產(chǎn)生高達(dá)300MHz的諧波失真，在系統(tǒng)中應(yīng)該把他們?nèi)サ?。另外，在單片機(jī)系統(tǒng)中最容易受影響的是復(fù)位線，中斷線和控制線。

1．干擾的耦合方式

（1）傳導(dǎo)性EMI

一種最明顯而往往被忽略的能引起電路中噪聲的路徑是經(jīng)過(guò)導(dǎo)體。一條穿過(guò)噪聲環(huán)境的導(dǎo)線可檢拾噪聲并把噪聲送到其他電路引起干擾。設(shè)計(jì)人員必須避免導(dǎo)線檢拾噪聲和在噪聲引起干擾前用去耦辦法去除噪聲。最普通的例子是噪聲通過(guò)電源進(jìn)入電路。若電源本身或連接到電源的其他電路是干擾源，則在電源線進(jìn)入電路之前必須對(duì)其去耦。

（2）公共阻抗耦合

當(dāng)來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同電路的電流流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共阻抗耦合。阻抗上的壓降由兩個(gè)電路決定，來(lái)自?xún)蓚€(gè)電路的地電流流過(guò)共地阻抗。電路a的地電位被電流b調(diào)制，噪聲信號(hào)或DC補(bǔ)償經(jīng)共地阻抗從電路b耦合到電路a。

（3）輻射耦合

經(jīng)輻射的耦合通稱(chēng)串?dāng)_。串?dāng)_發(fā)生在電流流經(jīng)導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，而電磁場(chǎng)在鄰近的導(dǎo)體中感應(yīng)瞬態(tài)電流。

（4）輻射發(fā)射

輻射發(fā)射有兩種基本類(lèi)型；差分模式(DM)和共模(CM)。共模輻射或單極天線輻射是由無(wú)意的壓降引起的，它使電路中所有地連接抬高到系統(tǒng)電地位之上。就電場(chǎng)大小而言，CM輻射是比DM輻射更為嚴(yán)重的問(wèn)題。為使CM輻射最小，必須用切合實(shí)際的設(shè)計(jì)使共模電流降到零。

2．影響EMC的因數(shù)

（1）電壓。電源電壓越高，意味著電壓振幅越大，發(fā)射就更多，而低電源電壓影響敏感度。

（2）頻率。高頻產(chǎn)生更多的發(fā)射，周期性信號(hào)產(chǎn)生更多的發(fā)射。在高頻單片機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)器件開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生電流尖峰信號(hào)；在模擬系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)產(chǎn)生電流尖峰信號(hào)。

（3）接地。在所有EMC問(wèn)題中，主要問(wèn)題是不適當(dāng)?shù)慕拥匾鸬摹Ｓ腥N信號(hào)接地方法：?jiǎn)吸c(diǎn)、多點(diǎn)和混合。在頻率低于1MHz時(shí)，可采用單點(diǎn)接地方法，但不適宜高頻；在高頻應(yīng)用中，最好采用多點(diǎn)接地?；旌辖拥厥堑皖l用單點(diǎn)接地，而高頻用多點(diǎn)接地的方法。地線布局是關(guān)鍵，高頻數(shù)字電路和低電平模擬電路的接地電路絕不能混合。

（4）PCB設(shè)計(jì)。適當(dāng)?shù)挠∷㈦娐钒澹≒CB）布線對(duì)防止EMI是至關(guān)重要的。

（5）電源去耦。當(dāng)器件開(kāi)關(guān)時(shí)，在電源線上會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)電流，必須衰減和濾掉這些瞬態(tài)電流。來(lái)自高di/dt源的瞬態(tài)電流導(dǎo)致地和線跡“發(fā)射”電壓，高di/dt產(chǎn)生大范圍的高頻電流，激勵(lì)部件和線纜輻射。流經(jīng)導(dǎo)線的電流變化和電感會(huì)導(dǎo)致壓降，減小電感或電流隨時(shí)間的變化可使該壓降最小。

3．稱(chēng)重儀表對(duì)抗干擾與復(fù)雜工況處理的硬件要求

在硬件上我們要求儀表廠家必須具有以下措施：

（1） PCB及電路抗干擾措施

印刷電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)常用措施作一些說(shuō)明。

① 電源線設(shè)計(jì)

根據(jù)印刷線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻；同時(shí)，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。

② 地線設(shè)計(jì)

在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合來(lái)使用，可解決大部分干擾問(wèn)題。單片機(jī)系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等。

在地線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

a．正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。在低頻電路中，信號(hào)的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大，因而采用一點(diǎn)接地的方式。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz，地線阻抗變得很大，此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗，應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率在1～10MHz時(shí)，如果采用一點(diǎn)接地，其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)波長(zhǎng)的1/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。

b. 數(shù)字地與模擬地分開(kāi)。電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地；高頻元件周?chē)M量用柵格狀大面積地箔，要盡量加大線性電路的接地面積。

C．接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很細(xì)的線條，則接地電位會(huì)隨電流的變化而變化，致使電子產(chǎn)品的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)，抗噪聲性能降低。因此應(yīng)將接地線盡量加粗，使它能通過(guò)三倍于印刷電路板的允許電流。如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于3 mm。

d．接地線構(gòu)成閉環(huán)路。設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印刷電路板的地線系統(tǒng)時(shí)，將接地線做成閉路可以明顯地提高抗噪聲能力。其原因在于：印刷電路板上有很多集成電路元件，尤其遇有耗電多的元件時(shí)，因受接地線粗細(xì)的限制，會(huì)在地線上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降；若將接地線構(gòu)成環(huán)路，則會(huì)縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。

③ 退耦電容配置

PCB設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一，是在印刷板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐笋铍娙荨Ｍ笋铍娙莸囊话闩渲迷瓌t是：

a．電源輸入端跨接10～100μF的電解電容器。如有可能，接100μF以上的更好。

b．原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01pF的瓷片電容。如遇印刷板空隙不夠，可每4～8個(gè)芯片布置一個(gè)1～10pF的鉭電容。

c．對(duì)于抗噪聲能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退耦電容。

d．電容引線不能太長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容不能有引線。

此外，還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

a．在印刷板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)，操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC電路來(lái)吸收放電電流。一般R取1～2kΩ，C取2.2～47μF。

b． CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)，對(duì)不用端要接地或接正電源。

（2）輸入/輸出的電磁兼容性設(shè)計(jì)

在單片機(jī)系統(tǒng)中輸入/輸出也是干擾源的傳導(dǎo)線，和接收射頻干擾信號(hào)的拾檢源，稱(chēng)重儀表設(shè)計(jì)時(shí)一般要采取有效的措施：

①．采用必要的共模/差模抑制電路，同時(shí)也要采取一定的濾波和防電磁屏蔽措施以減小干擾的進(jìn)入。

②．在條件許可的情況下盡可能采取各種隔離措施（如光電隔離或者磁電隔離），從而阻斷干擾的傳播。

（3）單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)

在單片機(jī)系統(tǒng)中，看門(mén)狗系統(tǒng)對(duì)整個(gè)單片機(jī)的運(yùn)行起著特別重要的作用，因?yàn)樗械母蓴_源不可能全部被隔離或去除，一旦進(jìn)入CPU干擾程序的正常運(yùn)行，那么復(fù)位系統(tǒng)結(jié)合軟件處理措施就成了一道有效的糾錯(cuò)防御的屏障了。常用的復(fù)位系統(tǒng)有以下兩種：

①．外部復(fù)位系統(tǒng)。外部“看門(mén)狗”電路可以自己設(shè)計(jì)也可以用專(zhuān)門(mén)的“看門(mén)狗”芯片來(lái)搭建。然而，他們各有優(yōu)缺點(diǎn)，大部分專(zhuān)用“看門(mén)狗”芯片對(duì)低頻“喂狗”信號(hào)不能響應(yīng)，而高頻“喂狗”信號(hào)都能響應(yīng)，使其在低頻“喂狗”信號(hào)下產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作而在高頻的“喂狗”信號(hào)下不產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作，這樣，如果程序系統(tǒng)陷入一個(gè)死循環(huán)，而該循環(huán)中恰巧有著“喂狗”信號(hào)的話(huà)，那么該復(fù)位電路就無(wú)法實(shí)現(xiàn)它的應(yīng)有的功能了。然而，我們自己可以設(shè)計(jì)一個(gè)具有帶通的“喂狗”電路和其他復(fù)位電路構(gòu)成的系統(tǒng)就是一個(gè)很有效外部監(jiān)控系統(tǒng)了。

②．現(xiàn)在越來(lái)越多的單片機(jī)都帶有自己的片上復(fù)位系統(tǒng)，這樣用戶(hù)就可以很方便的使用其內(nèi)部的復(fù)位定時(shí)器了，但是，有一些型號(hào)的單片機(jī)它的復(fù)位指令太過(guò)于簡(jiǎn)單，這樣也會(huì)存在象上述死循環(huán)那樣的“喂狗”指令，使其失去監(jiān)控作用。有一些單片機(jī)的片上復(fù)位指令就做的比較好，一般他們把“喂狗”信號(hào)做成固定格式的多條指令依順序來(lái)執(zhí)行，如果有一定錯(cuò)誤則該“喂狗”操作無(wú)效，這樣就大大提高了復(fù)位電路的可靠性。

（4）振蕩器

大部分的單片機(jī)都有一個(gè)耦合于外部晶體或陶瓷諧振器的振蕩器電路。在PCB上，要求外接是電容、晶體或陶瓷諧振器的引線越短越好。RC振蕩器對(duì)干擾信號(hào)有潛在的敏感性，它能產(chǎn)生很短的時(shí)鐘周期，因而最好選晶體或陶瓷諧振器。另外，石英晶體的外殼要接地。

（5）防雷擊措施

室外使用的單片機(jī)系統(tǒng)或從室外架空引入室內(nèi)的電源線、信號(hào)線，要考慮系統(tǒng)的防雷擊問(wèn)題。常用的防雷擊器件有：氣體放電管、TVS（Transient Voltage Suppression）等。氣體放電管是當(dāng)電源的電壓大于某一數(shù)值時(shí)，通常為數(shù)十V或數(shù)百V，氣體擊穿放電，將電源線上強(qiáng)沖擊脈沖導(dǎo)入大地。TVS可以看成兩個(gè)并聯(lián)且方向相反的齊納二極管，當(dāng)兩端電壓高于某一值時(shí)導(dǎo)通。其特點(diǎn)是可以瞬態(tài)通過(guò)數(shù)百乃上千A的電流。

（6）電源系統(tǒng)抗干擾

由于工業(yè)電源特別是攪拌設(shè)備的電源工況復(fù)雜，因此如何在不穩(wěn)定電源場(chǎng)合確保稱(chēng)重儀表工作穩(wěn)定尤為重要。

常用的開(kāi)關(guān)電源與線性電源相比各有優(yōu)缺點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源作為恒功率器件，外部供電電壓高則輸出電流小，電壓低則輸出電流大，從而維持輸入到儀表內(nèi)部的功率恒定，從而減少儀表內(nèi)部溫度差，更不會(huì)因過(guò)熱造成元件損壞。而線性電源在電壓升高時(shí)，電流將增大，特別是電壓運(yùn)行高于240VAC時(shí)，內(nèi)部溫升加快，會(huì)造成變壓器或三端穩(wěn)壓器等損壞，在低于220VAC時(shí)，會(huì)造成運(yùn)行不可靠或停止運(yùn)行。所以一般工業(yè)控制采用開(kāi)關(guān)電源方式，而試驗(yàn)或商用設(shè)備采用線性電源較為合理。

由于電源波動(dòng)會(huì)造成儀表輸出的激勵(lì)電壓波動(dòng)，因此稱(chēng)量值會(huì)隨之變化，故應(yīng)采用較為保險(xiǎn)的多級(jí)穩(wěn)壓方案。UNI800與TR700均采用二級(jí)穩(wěn)壓，當(dāng)外部電壓波動(dòng)，對(duì)儀表讀數(shù)影響甚??；而有些儀表采用一級(jí)穩(wěn)壓，稱(chēng)重?cái)?shù)值隨外部電壓波動(dòng)而異常變化根本無(wú)法滿(mǎn)足要求。

（7）模擬信號(hào)輸出

有些稱(chēng)重儀表廠家為降低成本，往往采用12位脈寬調(diào)制方法輸出模擬信號(hào)，這有幾個(gè)壞處：①由于脈沖來(lái)自單片機(jī)系統(tǒng)，占用晶振資源，往往造成輸出模擬值滯后儀表讀數(shù)很多；②低位數(shù)的脈寬調(diào)制往往在重復(fù)性、線性上較差，再加上信號(hào)給上位機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換又有精度損失，故此方案用于配料精度高場(chǎng)合不可行。UNI800稱(chēng)重儀表及TR700稱(chēng)重變送器由于采用16位DA轉(zhuǎn)換輸出模擬信號(hào)而成為較佳的選擇。

（8）來(lái)自稱(chēng)體的干擾

由于秤體的結(jié)構(gòu)變化或物料的粘附等造成稱(chēng)重?cái)?shù)值漂移，因此必須在啟動(dòng)配料時(shí)須有自動(dòng)清零功能，UNI800稱(chēng)重儀表與TR700稱(chēng)重變送器的此功能確保每次配料的準(zhǔn)確性。

（9）信號(hào)輸入范圍

很多添加量較小的材料因秤體自重較重，零位信號(hào)較高，放大信號(hào)也由于使用3mv/v傳感器而接近30mv，對(duì)于此要求很多儀表由于放大器設(shè)計(jì)所限最大只能接受25mv信號(hào)而導(dǎo)致不能調(diào)校，只能通過(guò)加高精度電阻下拉信號(hào)電壓，但這往往對(duì)于野外作業(yè)的工地是個(gè)難題。因此有合理的適合攪拌系統(tǒng)使用信號(hào)輸入范圍也應(yīng)成為選型要求之一。UNI800稱(chēng)重儀表與TR700稱(chēng)重變送器產(chǎn)品，零位可調(diào)電壓在0-15mv，放大可調(diào)最大至35mv，非常適合瀝青秤、外加劑秤使用。

4．對(duì)干擾措施的軟件處理方法

電磁干擾源所產(chǎn)生的干擾信號(hào)在一些特定的情況下（比如在一些電磁環(huán)境比較惡劣的情況下）是無(wú)法完全消除的，最終將會(huì)進(jìn)入CPU處理的的核心單元，這樣在一些大規(guī)模集成電路常常會(huì)受到干擾，導(dǎo)致不能正常工作或在錯(cuò)誤狀態(tài)下工作。特別是像RAM這種利用雙穩(wěn)態(tài)進(jìn)行存儲(chǔ)的器件，往往會(huì)在強(qiáng)干擾下發(fā)生翻轉(zhuǎn)，使原來(lái)存儲(chǔ)的“0”變?yōu)椤?”，或者“1”變?yōu)椤?”；一些串行傳輸?shù)臅r(shí)序及數(shù)據(jù)會(huì)因干擾而發(fā)生改變；更嚴(yán)重的會(huì)破壞一些重要的數(shù)據(jù)參數(shù)等；造成的后果往往是很?chē)?yán)重的。在這種情況下軟件設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力的高低。

⑴ 程序會(huì)因?yàn)殡姶鸥蓴_大致會(huì)一下幾種情況：

① 程序跑飛

這種情況是最常見(jiàn)的干擾結(jié)果，一般來(lái)說(shuō)有一個(gè)好的復(fù)位系統(tǒng)或軟件幀測(cè)系統(tǒng)即可，對(duì)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的不會(huì)產(chǎn)生太大的影響。

② 死循環(huán)或不正常程序代碼運(yùn)行

當(dāng)然這種死循環(huán)和不正常程序代碼并非設(shè)計(jì)人員有意寫(xiě)入的，我們知道程序的指令是由字節(jié)組成的，有的是單字節(jié)指令而有的是多字節(jié)指令，當(dāng)干擾產(chǎn)生后使得PC指針發(fā)生變化，從而使原來(lái)的程序代碼發(fā)生了重組產(chǎn)生了不可預(yù)測(cè)的可執(zhí)行的程序代碼，那么，這種錯(cuò)誤是致命的，它會(huì)有可能會(huì)去修改重要的數(shù)據(jù)參數(shù)，有可能產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的控制輸出等一系列錯(cuò)誤狀態(tài)。

⑵ 對(duì)重要參數(shù)儲(chǔ)存的措施

一般情況下，我們可以采用錯(cuò)誤檢測(cè)與糾正來(lái)有效地減少或避免這種情況的出現(xiàn)。根據(jù)檢錯(cuò)、糾錯(cuò)的原理，主要思想是在數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)，根據(jù)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)生成一定位數(shù)的校驗(yàn)碼，與相應(yīng)的數(shù)據(jù)一起保存起來(lái)；當(dāng)讀出時(shí)，同時(shí)也將校驗(yàn)碼讀出，進(jìn)行判決。如果出現(xiàn)一位錯(cuò)誤則自動(dòng)糾正，將正確的數(shù)據(jù)送出，并同時(shí)將改正以后的數(shù)據(jù)回寫(xiě)覆蓋原來(lái)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)；如果出現(xiàn)兩位錯(cuò)誤則產(chǎn)生中斷報(bào)告，通知CPU進(jìn)行異常處理。所有這一切動(dòng)作都是靠軟件設(shè)計(jì)自動(dòng)完成的，具有實(shí)時(shí)性和自動(dòng)完成的特點(diǎn)。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，能大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

檢錯(cuò)與糾錯(cuò)原理：

首先來(lái)看看檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的基本原理。進(jìn)行差錯(cuò)控制的基本思想是在信息碼組中以一定規(guī)則加入不同方式的冗余碼，以便在信息讀出的時(shí)候依靠多余的監(jiān)督碼或校碼碼來(lái)發(fā)現(xiàn)或自動(dòng)糾正錯(cuò)誤。

針對(duì)誤碼發(fā)生的特點(diǎn)，即錯(cuò)誤發(fā)生的隨機(jī)性和小概率性，它幾乎總是隨機(jī)地影響某個(gè)字節(jié)中的某一位（bit），因此，如果能夠設(shè)計(jì)自動(dòng)糾正一位錯(cuò)誤，而檢查兩位錯(cuò)誤的編碼方式。就可以大大提高系統(tǒng)的可靠性。

⑵ 對(duì)RAM和FLASH(ROM)的檢測(cè)

在編制程序時(shí)我們最好是寫(xiě)入一些檢測(cè)程序來(lái)測(cè)試RAM和FLASH(ROM)的數(shù)據(jù)代碼，看有無(wú)發(fā)生錯(cuò)誤，一旦發(fā)生要立即糾正，糾正不了的要及時(shí)給出錯(cuò)誤指示，以便用戶(hù)去處理。

另外，在編制程序時(shí)加入程序冗余是不可缺少的。在一定的地方加入三條或三條以上NOP指令對(duì)程序的重組有著很有效防止作用。同時(shí)，在程序的運(yùn)行狀態(tài)中要引入標(biāo)志數(shù)據(jù)和檢測(cè)狀態(tài)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤產(chǎn)生。

后記

總的來(lái)說(shuō)為了提高單片機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容性，不僅要合理設(shè)計(jì)PCB板，而且要在電路結(jié)構(gòu)上及軟硬件中采取相應(yīng)的措施。最后我們還對(duì)珠海市長(zhǎng)陸工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)有限公司在冶金、混凝土、糧油飼料、化工、等行業(yè)國(guó)內(nèi)外用戶(hù)應(yīng)用情況進(jìn)行了廣泛考察，在作為單片機(jī)系統(tǒng)的UNI800稱(chēng)重儀表與TR700稱(chēng)重變送器系列的設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行的各個(gè)階段，正是通過(guò)以上各種抗干擾手段的運(yùn)用，并經(jīng)過(guò)形形色色的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境模擬及實(shí)際工作實(shí)驗(yàn)，造就了“金剛不壞之軀”，保證稱(chēng)重儀表在各種工況下長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠、安全地運(yùn)行。該公司并因此獲得同類(lèi)產(chǎn)品中為數(shù)不多的由著名認(rèn)證企業(yè)SGS公司簽發(fā)的CE認(rèn)證，由此獲得進(jìn)入發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的通行證，擁有與世界老牌企業(yè)同類(lèi)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的利器。因此我公司決定選用該公司產(chǎn)品，實(shí)際應(yīng)用證明我們的選擇是正確的，是西筑攪拌設(shè)備可靠保證的重要因素之一。

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